Ученые изучают бактерии живущие в корнях растений и их пользу для сельскохозяйственных культур
Одним из решений многих проблем сельского хозяйства — засухи, вызванной изменением климата, уменьшения пахотных земель и снижения качества воды, является разработка более разумных удобрений. Такие удобрения будут направлены не только на питание растения, но и на максимальное положительное воздействие почвенных бактерий на растение. Использование микробиома растения может стать дополнительным слоем защитных культур, необходимых для роста.
В своем исследовании, опубликованном 4 декабря в журнале Nature Scientific Reports, исследователи из Университета штата Юта проанализировали влияние двух абиотических стрессоров на Pseudomonas chlororaphis O6 (PcO6), полезную для здоровья бактерию, обитающую в корнях пшеницы в засушливых районах на севере штата Юта. Они обнаружили, что стресс может вызывать изменения в составе внеклеточных структур бактерий, называемых везикулами внешней мембраны или OMV. Ученым давно известно, что бактериальные клетки выделяют OMV, но в этом исследовании задается вопрос, какие факторы вызывают их высвобождение и как можно использовать бесчисленное множество функций этих структур на благо урожая.
Ключом к этому исследованию является понимание того, что бактерии не всегда вредны.
«Гораздо больше внимания уделяется тому, что называется «революцией микробиома», вы наверное знаете, тот факт, что носите четыре фунта бактерий на своем теле каждый день, и это не так уж плохо, а хорошо», — сказал Дэвид Бритт, профессор биологической инженерии в штате Юта. «У растений также есть микробиом, или «второй геном», и очень важно понять, как этот микробиом взаимодействует с окружающей средой и его растением-хозяином».
Так же, читайте: Ученые выяснили как заставить сельхозкультуры расти в уплотненных почвах
Также ключом к этому исследованию является понимание того, что стресс может быть полезным. Изученная во время мсследования бактерия, например, защищает пшеницу от засухи, образуя пленку вокруг ее корней. Но добавляя крошечные частицы микроэлементов, можно усилить эти преимущества.
«Немного стресса необходимо», — сказал Бритт. «Фактически, вы можете настроить всю систему, чтобы она лучше работала в условиях засухи».
Не менее важны для выводов инструмент и алгоритмы, использованные в исследовании. Это первый случай, когда исследователи использовали рамановскую спектроскопию для изучения OMV из бактерий, колонизирующих корни.
«Мы могли бы провести много дорогостоящих анализов, чтобы выяснить все эти вещи, которые нам были интересны», — сказала Элизабет Варгис, доцент кафедры биологической инженерии УрГУ.
Вместо этого, объяснил Варгис, использование рамановской спектроскопии в сочетании с алгоритмом машинного обучения позволило им определить тип стресса, который испытывали бактерии при высвобождении OMV, и зависимые от стресса композиционные изменения в них. Эти наблюдаемые изменения имеют значение для межклеточной коммуникации и коммуникации бактерий и растений, которые необходимы для лучшего понимания микробиома.
Источник: Scientific Reports
